糧倉多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng).ppt

1、糧倉多點(diǎn)溫度智能監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計,長春工程學(xué)院畢設(shè)設(shè)計,學(xué)生姓名： 王鳳琦 學(xué)院名稱： 電氣與信息工程學(xué)院 專業(yè)名稱： 自動化 班級名稱： 自動化0842 學(xué) 號： 0804421229 指導(dǎo)教師： 李琳娜 教師職稱： 講師,目錄,1、糧倉多點(diǎn)溫度智能系統(tǒng)設(shè)計的目的、意義與現(xiàn)狀,1.1 設(shè)計的目的與意義,糧食是人類生存的必需品，所以糧食倉儲和流通設(shè)施的建設(shè)意義重大。一般來說：糧食存放在糧倉中，而且這些糧食存放的時間有長有短。為了保證存放在糧倉中的糧食不致腐爛變質(zhì)，就必須使糧倉內(nèi)的溫度、濕度保持在一定的范圍以內(nèi)。為了達(dá)到以上的要求，必不可少的就是既穩(wěn)定又精確的糧情智能測控管理系統(tǒng)。 溫度是保存好糧食

2、的先決條件之一，我國的公糧現(xiàn)均集中存放在國家或地方的糧庫中，最大的糧庫方圓幾公里，倉庫房數(shù)為數(shù)十個，測量點(diǎn)可達(dá)數(shù)千個，按照國家糧食保護(hù)法規(guī)，必須定期抽樣檢查個點(diǎn)的糧食溫度。若采用人工測溫，不僅效率低，勞動時間長，而且由于抽樣不徹底，導(dǎo)致部分糧食變質(zhì)，從而引起大面積的糧食變質(zhì)，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和嚴(yán)重的后果。綜上所述，糧倉管理的智能化是有必要的，而且是迫切的。,1.2 研究現(xiàn)狀和存在的問題,近年來，糧情電子檢測分析、控制系統(tǒng)在糧食倉儲中的應(yīng)用、現(xiàn)代化管理的實施，使得我國糧情監(jiān)控在技術(shù)上取得了較大進(jìn)步。特別是在人工智能糧情分析，通風(fēng)控制等方面，有的系統(tǒng)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。 隨著糧食產(chǎn)量的增加，傳統(tǒng)

3、的人工查看糧溫的方法，已經(jīng)逐步被電子檢溫設(shè)備取代。小的儲糧設(shè)備一般采用小型測溫儀檢測糧溫，大型儲糧設(shè)備已經(jīng)逐步配備微機(jī)測溫系統(tǒng)。前一種方式多數(shù)采用由操作者撥動手動開關(guān)逐點(diǎn)查看糧食溫度的方法，有些也采用自動巡檢方式并配備小型打印機(jī)記錄糧食溫度數(shù)據(jù)。后一種方式則可以在微機(jī)機(jī)房檢測糧食溫度情況，并且能夠利用微機(jī)對糧食溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析對比。 有了糧倉溫度測控系統(tǒng)后，容易檢測和控制糧倉溫度。因此有效的保護(hù)了糧食的質(zhì)量，緩慢了糧食的霉?fàn)€，給工作帶來方便，給農(nóng)業(yè)大國的中國帶來了很大實際意義。,2 設(shè)計的方案論證與分析,方案的設(shè)計應(yīng)該依據(jù)以下幾點(diǎn)，包含設(shè)計的所能實現(xiàn)的功能和所要達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)及工藝條件。功能方

4、面的要求如下： （1）定時對糧倉內(nèi)多點(diǎn)溫度和環(huán)境溫度自動巡檢或人為選測， 定時間隔可調(diào)。 （2）檢測時間、檢測點(diǎn)編號和檢測結(jié)果可顯示或紀(jì)錄。 （3）自動比較檢測點(diǎn)溫度與環(huán)境溫度，超溫報警指示。 （4）傳感器回路開路、短路報警指示。 （5）可方便地擴(kuò)展環(huán)境溫度檢測與控制功能。 （6）抗干擾能力強(qiáng)，能在生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境下可靠運(yùn)行，功耗低，能長時間工作。 所要達(dá)到的工藝條件及主要技術(shù)指標(biāo)： （1）溫度檢測范圍為-40+60； （2）溫度誤差1.0；傳感器分布85矩陣采樣，測量點(diǎn)至少為40個； （3）超過規(guī)定的溫度范圍時，報警；,設(shè)計方案一 ： 采用集成的單片機(jī)主控，通過溫度傳感器、 A/D轉(zhuǎn)換采集數(shù)據(jù)信

5、息，經(jīng)過含有單片機(jī)的檢測系統(tǒng)檢測，將結(jié)果傳送到單片機(jī)控制的主控器，數(shù)據(jù)通過LED顯示器顯示，通過鍵盤控制檢測某一具體測量位置的數(shù)據(jù)。采用這種控制結(jié)構(gòu)成本低，工作可靠，且顯示數(shù)據(jù)和進(jìn)行控制操作較為方便。其原理框圖如下：,設(shè)計方案二： 此方案是在方案一的基礎(chǔ)上改進(jìn)的，溫度信號的輸入處理過程與方案一是相同的，但方案二的系統(tǒng)控制器由 PC機(jī)代替，在主控端通過LCD液晶可以更直觀的顯示每一個測量位置的數(shù)據(jù)，用鼠標(biāo)代替鍵盤操作也更為直接方便。采用這種控制結(jié)構(gòu)操作極為簡便，工作可靠，但在硬件及軟件方面較為復(fù)雜，成本較高。其框圖如下：,3 設(shè)計的硬件組成及系統(tǒng)設(shè)計,3.1 系統(tǒng)框圖及硬件組成 糧倉多點(diǎn)溫度智能

6、監(jiān)控系統(tǒng)以AD590集成電路溫度傳感器，兩個多路模擬開關(guān)CD4051經(jīng)過放大器OP-07后送至A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，實現(xiàn)8*5矩陣傳感器溫度檢測電路。系統(tǒng)選用AT89S51單片機(jī)為主機(jī)。CPU對內(nèi)部RAM具有豐富的操作指令。8位輸入A/D轉(zhuǎn)換器0809，可編程并行I/O擴(kuò)展接口芯片8155，由兩個D觸發(fā)器組成的4分頻電路為ADC0809和8155提供時鐘脈沖。并且由8155和支持下的5位LED數(shù)字顯示器、鍵盤輸入、蜂鳴音報警裝置和電機(jī)降溫系統(tǒng),3.2 單片機(jī)測控系統(tǒng)前向通道配置,測控系統(tǒng)中，傳感器和微型計算機(jī)是必不可少的兩個部分。微型機(jī)對數(shù)據(jù)具有很強(qiáng)的處理能力，但它對非電量或模擬信號是無

7、能為力的。因此，利用傳感器將非電量轉(zhuǎn)換成電信號才能完成測量和控制任務(wù)。然而，利用傳感器得到的模擬電信號，往往是小信號，需經(jīng)過放大并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換數(shù)字量后才能由計算機(jī)進(jìn)行有效的處理，進(jìn)而由計算機(jī)發(fā)出各種命令，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作。,3.3 A/D轉(zhuǎn)換,ADC0809是CMOS工藝，采用逐次逼近法的8位A/D轉(zhuǎn)換芯片，片內(nèi)除A/D轉(zhuǎn)換部分外還有多路模擬開關(guān)部分。ADC0809的主要特性：8路8位AD轉(zhuǎn)換器，即分辨率8位；具有轉(zhuǎn)換起停控制端；轉(zhuǎn)換時間為100s；單個+5V電源供電；模擬輸入電壓范圍05V。,3.4 溫度傳感器,AD590是一種電壓輸入電流輸出型集成溫敏傳感器，其供電電壓范圍為430

8、V，溫度測量范圍為-55+150，非線性誤差0.3，其輸入電流與絕對溫度成正比。,3.6 放大電路,本系統(tǒng)選用斬波隱零集成運(yùn)放OP-07構(gòu)成高增益、低漂移放大器，用于放大AD590的輸出信號。,3.5 單八路模擬開關(guān),CD4051是單八路模擬開關(guān)。它是由電平位移電路、帶禁止端INH的8選1譯碼器和由該譯碼器對各個輸出分別加以控制的8個CMOS雙向模擬開關(guān)組成。CD4051相當(dāng)于一個單刀八擲開關(guān)，開關(guān)接通哪一通道，由輸入的3位地址碼ABC來決定?！癐NH”是禁止端，當(dāng)“INH”=1時，各通道均不接通。只有在INH=0時才由A、B、C決定選通某一開關(guān)。,3.7 鍵盤、LED顯示器與單片機(jī)的接口電路

9、,采用8155并行擴(kuò)展口構(gòu)成的鍵盤、顯示器電路。 LED采用動態(tài)顯示，鍵盤采用逐列掃描查詢工作方式。,3.8 時鐘脈沖,A/D0809與8155工作事有需要有時鐘脈沖信號，在本設(shè)計中為了統(tǒng)一時鐘信號頻率均由AT89S52提供時鐘脈沖。單片機(jī)的ALE端為時鐘脈沖輸出端，輸出頻率為2000Hz，但是A/D0809與8155的正常工作頻率卻沒有這么高，所以需要采用降頻處理。這里我使用D觸發(fā)器進(jìn)行分頻，兩個D觸發(fā)器串行連接產(chǎn)生四分頻的效果，將2000Hz降為500Hz為下屬芯片提供時鐘脈沖。,3.9 報警系統(tǒng),報警器件選用壓電式蜂鳴器，然后通過單片機(jī)的一根口線經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。壓電式蜂鳴器約需1

10、0mA的驅(qū)動電流，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動，也可以用1個晶體三極管驅(qū)動，在圖中單片機(jī)的口線接入晶體管基極輸入端。當(dāng)單片機(jī)口線輸出高電平時，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器兩端獲得約+5V電壓而鳴叫；當(dāng)單片機(jī)口線輸出低電平時，三極管截至，蜂鳴器停止發(fā)音。,3.10 降溫系統(tǒng),當(dāng)單片機(jī)監(jiān)測到環(huán)境溫度大于設(shè)定值時，通過模糊決策，單片機(jī)的P2.1口輸出高電平。P2.1口輸出的高電平經(jīng)過非門74LS06之后變成低電平，這樣光電管導(dǎo)通，繼電器的線圈得電，繼電器吸合，接通出風(fēng)電機(jī)，一家大環(huán)境的通風(fēng)能力，降低溫度。通過此控制電路，可以實現(xiàn)對環(huán)境濕度的控制。,3.11 電源電路,變壓器后面由

11、4個二極管組成一個橋式整流電路，整流后就得到一個電壓波動很大的直流電源。因為我們要輸出5V的電壓，所以選用LM7805芯片。LM7805最大可以輸出1A的電流，內(nèi)部有限流式短路保護(hù)，短時間內(nèi)，例如幾秒鐘的時間，輸出端對地（2腳）短路并不會使LM7805燒壞，當(dāng)然如果時間很長就燒壞，這跟散熱條件有很大的關(guān)系。,4 系統(tǒng)的程序設(shè)計,A/D轉(zhuǎn)換、二進(jìn)制轉(zhuǎn)換子程序,溫度采集子程序,顯示、鍵值處理子程序,4.1 主程序設(shè)計,開始,設(shè)計堆棧，清緩存區(qū),8155初始,溫度采集,調(diào)用2BCD子程序,鍵值處理,開中斷,有鍵按下？,調(diào)用顯示該路溫度值,調(diào)內(nèi)存相 應(yīng)路數(shù)的溫度值,存入內(nèi)存,是否超限？,報警,延時,Y,N,Y,N,降溫,總結(jié),本次設(shè)計針對在國家儲備庫建設(shè)項目中，如何安全儲糧而選題，糧倉溫度實時檢測系統(tǒng)以AD590集成電路溫度傳感器，兩個多路模擬開關(guān)CD4051經(jīng)過放大器OP-07后送至A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809，實現(xiàn)8*5矩陣傳感器溫度檢測電路。系統(tǒng)選用AT89S52單片機(jī)為主機(jī)。8位輸入A/D轉(zhuǎn)換器0809，可編程并行I/O擴(kuò)展接口芯片8155，并且由8155和支持下的5位LED數(shù)字顯示器、鍵盤輸